Projekt: Leuphana Universität Lüneburg, Statische Vorprüfung für die Installation von PV-Anlagen

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1 Statische Vorprüfung für die Installation von PV-Anlagen auf Gebäuden der Leuphana Universität Lüneburg Auftraggeber: Erstellt von: Leuphana Universität Lüneburg, FB IV Institut für Ökologie und Umweltchemie Bereich Umweltchemie Scharnhorststraße Lüneburg Ingenieurbüro Fleer Solar Dipl.-Ing. Jörn Fleer Erstellt am: 14. Juli 2009 Kaufhausstraße Lüneburg Tel.: / Fax: / info@fleer-solar.de Ingenieurbüro Fleer Solar Seite 1 von 52

2 3.2 Gebäude Planungsgrundlagen Basierend auf Bestandsplänen des vormals als Kasernengebäude genutzten Hauses sind in den vergangenen Jahren diverse Umbaumaßnahmen vorgenommen worden. Hierzu liegen entsprechende Planungsunterlagen vor, die auch die wesentlichen statischen Belange enthalten. Ergänzend fand im Rahmen dieser Voruntersuchung ein Ortstermin statt. Dabei wurden die betroffenen Bereiche auf Übereinstimmung mit den Plänen und statischen Angaben geprüft. Des Weiteren sind insbesondere die Spitzbodenräume bezüglich ihrer aktuellen Nutzung und des baulichen Zustands in Augenschein genommen worden, da hier die neuen Lasten auftreten und weitere mögliche Vorkehrungen zu treffen sind Bestandsbeschreibung Auf rechteckigem Grundriss Traufmaße ca. 17,5 x 53,0 m sind alle Dachflächen (auch als Walme über den Giebeln) ca. 45 geneigt. Die Holzkonstruktion ist als symmetrisches Pfettendach mit 6 Stützungen ausgebildet: Je Seite eine Fußschwelle und 2 Mittelpfetten; Firstknoten ohne Auflager. Ab Höhe der Traufen ist ein Geschoss durch Stahlbetonflächen eingehaust: Neben einer Betondecke unter der ersten Mittelpfettenlage bilden sämtliche Schrägen eine Art Sargdeckel über dem Dachgeschoss aus; oberhalb der Ingenieurbüro Fleer Solar Seite 8 von 52

3 Decke befinden sich noch Spitzbodenräume mit Pfettenstuhl für die zweiten Mittelpfetten. Die Geschossdecke unterhalb (= Traufhöhe) dient als Zugband für die Auflagerung der Schrägflächen Die Schrägen des Sargdeckels sind für Gauben und Dachflächenfenster mit Öffnungen durchbrochen. Ein Teil dieser Durchbrüche entstand erst mit den jüngeren Umbauten. Hierzu gibt es entsprechende statische Nachweise. Sie sind die Grundlage der aktuellen Dachstatik. Die vorhandenen Sparren (ca. 12/14 cm) haben einen Abstand im Mittel von etwa 85 cm; bzw. max e 95 cm (maßgebend) Der Lastabtrag erfolgt über die Pfetten direkt auf tragende Gebäudewände; bzw. mit den unteren Mittelpfetten indirekt über den Knickpunkt des Sargdeckels in die zugehörigen Auflagerwände. Der Dachboden ist nicht ausgebaut, wird aber teilweise als Abstell- bzw. Lagerfläche genutzt. Die Südhälfte (ab Treppenhaus bzw. Brandwand) enthält auch Aktenschränke. Sie stehen in zwei Reihen zwischen/unter den Pfosten der Pfettenlage, somit über den DG-Unterzügen. Das Dachtragwerk hat keine offensichtlichen baulichen Mängel. Das gilt insbesondere für die Kopfbandbalken der obersten Pfetten. Die Pfostenabstände folgen den Stützen im DG. Sämtliche Abmessungen (Stützweiten, Querschnitte) entsprechen in etwa den Plänen mit unerheblich geringen Abweichungen Mehrbelastungen Aus der Photovoltaik (Solarmodule mit Unterkonstruktion) entsteht eine Zusatzlast von knapp 20 kg je Quadratmeter Dachfläche: g 0,20 kn/m² Unter Berücksichtigung bisheriger Dachlasten aus Eigengewicht + Schnee (q 1,10 kn/m²) erhöht sich das neue Gesamtgewicht auf dem Dach maximal um ca. 18 %. Die Anordnung der neuen PV erfolgt nur oberhalb der Gauben bzw. Dachfenster. Die betroffenen Sparrenbereiche haben hier ausreichend Reserven, da sie für die bisherige Bemessung nicht maßgebend sind. Ingenieurbüro Fleer Solar Seite 9 von 52

4 3.2.4 Lastverfolgung Es sind zunächst die Mittelpfetten von der erhöhten Dachlast betroffen. Weil nur noch Eigengewichtsanteile hinzukommen, sind auch hier um fast 18 % größere Lasten als bisher zu erwarten. Die untere Pfette liegt direkt auf der Betondecke (Sargdeckel). Das angrenzende Deckenfeld ist mit einer Spitzbodenlast von 1,0 kn/m² berücksichtigt. Weitere Deckenlasten sind ohne Ertüchtigungen nicht aufzunehmen. Durch Anlegen einer Abseite (ca. 1,30m), die eine Nichtnutzung sicherstellt, kann ohne besonderen Aufwand die erhöhte Pfettenlast der Decke zugewiesen werden. Die obere Pfette trägt als Kopfbandbalken die Sparrenlast auf die darunter liegenden Geschosswände und -stützen. Aufgrund der Lasterhöhung sind Bereiche mit Stützweiten größer 3,80 m zu verstärken: Ausführung z. B. mit einseitig aufgedübeltem Profilstahl (U 180, St 37). Weitere Lastuntersuchungen an anschließende Bauteile können entfallen: Die Pfettenstiele stehen direkt über Geschossstützen, die mittels Unterzüge auch die Stahlbetondecken aufnehmen. Bezogen auf bereits vorhandene Einwirkungen sind ab hier die PV-Zusatzlasten vernachlässigbar gering. Ingenieurbüro Fleer Solar Seite 10 von 52

5 3.2.5 Beurteilung Das Gebäude 4 ist für die vorgesehene Belegung mit PV-Modulen geeignet. Allerdings sind die Stahlbetondecken im Dachgeschoss nicht ohne Weiteres belastbar. Um keinen erhöhten Aufwand für Abfangungen zu betreiben, sind neben der unteren Mittelpfettenlage Abseiten ohne Nutzung herzustellen: Mindestens 1,30 m Deckenfläche neben den Pfetten gegebenenfalls räumen und durch Verkleidungen abtrennen. Für die übrigen Spitzodenbereiche sind die bisherigen Nutzlasten weiterhin einzuhalten. Für die Aufstellung von Schränken gilt, dass sie nur unmittelbar über den DG-Unterzügen stehen dürfen: Es sicherzustellen, dass die Schrankrücken nicht über den Kopfbandpfosten der Pfetten hinausreichen (z. B durch entsprechende Absperrmaßnahmen). Bei der örtlichen Begehung wurde festgestellt, dass die Kopfbandbalken der oberen Mittelpfetten nicht überall die neu einzuhaltenden maximalen Stütz-weiten (< 3,80 m) haben. Auch unter Berücksichtigung der vorhandenen Kopfbänder, sind dort Pfettenverstärkungen erforderlich: Stahlprofil U 180, St 37, einseitig aufgedübelt ca. 64 lfd m Gesamtlänge (betroffen sind fast alle Pfetten außerhalb vom Treppenhausbereich) Ingenieurbüro Fleer Solar Seite 11 von 52

6 3.4 Gebäude Planungsgrundlagen Basierend auf Bestandsplänen des vormals als Kasernengebäude genutzten Hauses sind in den vergangenen Jahren diverse Umbaumaßnahmen vorgenommen worden. Hierzu liegen entsprechende Planungsunterlagen vor, die auch die wesentlichen statischen Belange enthalten. Ergänzend fand im Rahmen dieser Voruntersuchung ein Ortstermin statt. Dabei wurden die betroffenen Bereiche auf Übereinstimmung mit den Plänen und statischen Angaben geprüft. Des Weiteren sind insbesondere die Spitzbodenräume bezüglich ihrer aktuellen Nutzung und des baulichen Zustands in Augenschein genommen worden, da hier die neuen Lasten auftreten und weitere mögliche Vorkehrungen zu treffen sind Bestandsbeschreibung Auf rechteckigem Grundriss Traufmaße ca. 17,5 x 62,0 m sind alle Dachflächen (auch als Walme über den Giebeln) ca. 45 geneigt. Die Holzkonstruktion ist als symmetrisches Pfettendach mit 6 Stützungen ausgebildet: Je Seite eine Fußschwelle und 2 Mittelpfetten; Firstknoten ohne Auflager. Ab Höhe der Traufen ist ein Geschoss durch Stahlbetonflächen eingehaust: Neben einer Betondecke unter der ersten Mittelpfettenlage bilden sämtliche Schrägen eine Art Sargdeckel über dem Dachgeschoss aus; oberhalb der Decke befinden sich noch Spitzbodenräume mit Pfettenstuhl für die zweiten Ingenieurbüro Fleer Solar Seite 15 von 52

7 Mittelpfetten. Die Geschossdecke unterhalb (= Traufhöhe) dient als Zugband für die Auflagerung der Schrägflächen Die Schrägen des Sargdeckels sind für Gauben und Dachflächenfenster mit Öffnungen durchbrochen. Ein Teil dieser Durchbrüche entstand erst mit den jüngeren Umbauten. Hierzu gibt es entsprechende statische Nachweise. Sie sind die Grundlage der aktuellen Dachstatik. Die vorhandenen Sparren (ca. 12/12 cm) haben einen Abstand im Mittel von etwa 80 cm; bzw. max e 90 cm (maßgebend) Der Lastabtrag erfolgt über die Pfetten direkt auf tragende Gebäudewände; bzw. mit den unteren Mittelpfetten indirekt über den Knickpunkt des Sargdeckels in die zugehörigen Auflagerwände. Der Dachboden ist nicht ausgebaut, wird aber teilweise als Abstell- bzw. Lagerfläche genutzt. Das Dachtragwerk hat keine offensichtlichen baulichen Mängel. Das gilt insbesondere für die Kopfbandbalken der obersten Pfetten. Die Pfostenabstände folgen den Stützen im DG. Sämtliche Abmessungen (Stützweiten, Querschnitte) entsprechen in etwa den Plänen mit unerheblich geringen Abweichungen. Ingenieurbüro Fleer Solar Seite 16 von 52

8 3.4.3 Mehrbelastungen Aus der Photovoltaik (Solarmodule mit Unterkonstruktion) entsteht eine Zusatzlast von knapp 20 kg je Quadratmeter Dachfläche: g 0,20 kn/m² Unter Berücksichtigung bisheriger Dachlasten aus Eigengewicht + Schnee (q 1,10 kn/m²) erhöht sich das neue Gesamtgewicht auf dem Dach maximal um ca. 18 %. Die Anordnung der neuen PV erfolgt nur oberhalb der Gauben bzw. Dachfenster. Die betroffenen Sparrenbereiche haben hier ausreichend Reserven, da sie für die bisherige Bemessung nicht maßgebend sind Lastverfolgung Es sind zunächst die Mittelpfetten von der erhöhten Dachlast betroffen. Weil nur noch Eigengewichtsanteile hinzukommen, sind auch hier um fast 18 % größere Lasten als bisher zu erwarten. Die untere Pfette liegt direkt auf der Betondecke (Sargdeckel). Das angrenzende Deckenfeld ist mit einer Spitzbodenlast von 1,0 kn/m² berücksichtigt. Weitere Deckenlasten sind ohne Ertüchtigungen nicht aufzunehmen. Durch Anlegen einer Abseite (ca. 1,30m), die eine Nichtnutzung sicherstellt, kann ohne besonderen Aufwand die erhöhte Pfettenlast der Decke zugewiesen werden. Die obere Pfette trägt als Kopfbandbalken die Sparrenlast auf die darunter liegenden Geschosswände und -stützen. Aufgrund der Lasterhöhung sind Bereiche mit Stützweiten größer 3,80 m zu verstärken: Ausführung z. B. mit einseitig aufgedübeltem Profilstahl (U 180, St 37). Weitere Lastuntersuchungen an anschließende Bauteile können entfallen: Die Pfettenstiele stehen direkt über Geschossstützen, die mittels Unterzüge auch die Stahlbetondecken aufnehmen. Bezogen auf bereits vorhandene Einwirkungen sind ab hier die PV-Zusatzlasten vernachlässigbar gering. Ingenieurbüro Fleer Solar Seite 17 von 52

9 3.4.5 Beurteilung Das Gebäude 10 ist für die vorgesehene Belegung mit PV-Modulen geeignet. Allerdings sind die Stahlbetondecken im Dachgeschoss nicht ohne Weiteres belastbar. Um keinen erhöhten Aufwand für Abfangungen zu betreiben, sind neben der unteren Mittelpfettenlage Abseiten ohne Nutzung herzustellen: Mindestens 1,30 m Deckenfläche neben den Pfetten gegebenenfalls räumen und durch Verkleidungen abtrennen. Für die übrigen Spitzodenbereiche sind die bisherigen Nutzlasten weiterhin einzuhalten. Bei der örtlichen Begehung wurde festgestellt, dass die Kopfbandbalken der oberen Mittelpfetten nicht überall die neu einzuhaltenden maximalen Stütz-weiten (< 3,80 m) haben. Auch unter Berücksichtigung der vorhandenen Kopfbänder, sind dort Pfettenverstärkungen erforderlich: Stahlprofil U 180, St 37, einseitig aufgedübelt ca. 24 lfd m Gesamtlänge Ingenieurbüro Fleer Solar Seite 18 von 52